氧化物半導(dǎo)體納米材料的改性及其光催化特性研究.pdf

1、分類號：分類號：密級：密級：研究生學(xué)位論文論文題目（中文）論文題目（中文）氧化物氧化物半導(dǎo)體納米半導(dǎo)體納米材料的改性及其材料的改性及其光催化光催化特性特性研究研究論文題目（外文）論文題目（外文）PreparationPhotocatalyticPropertiesofOxideSemiconductNanomaterials研究生姓名研究生姓名丁德磊丁德磊學(xué)位類別學(xué)位類別全日制全日制專業(yè)專業(yè)學(xué)位學(xué)位專業(yè)專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域?qū)W位領(lǐng)域集成電路集成電

2、路工程工程學(xué)位級別學(xué)位級別碩士校內(nèi)校內(nèi)導(dǎo)師姓名、職稱導(dǎo)師姓名、職稱蘭偉蘭偉副教授副教授校外校外導(dǎo)師單位、姓名導(dǎo)師單位、姓名起止年月起止年月20132013年0909月至月至20162016年0505月論文提交日期論文提交日期20162016年0606月論文答辯日期論文答辯日期20162016年0505月學(xué)位授予日期學(xué)位授予日期校址：甘肅省蘭州校址：甘肅省蘭州I氧化物半導(dǎo)體納米材料的改性及其光催化特性研究氧化物半導(dǎo)體納米材料的改性及其光催

3、化特性研究中文摘要中文摘要21世紀納米技術(shù)得到飛速發(fā)展，納米材料因具有獨特的光、電、磁等特性而被廣泛研究。當前，半導(dǎo)體納米材料已經(jīng)被應(yīng)用于傳感器、太陽能電池、光催化等諸多領(lǐng)域。其中，光催化技術(shù)作為一種清潔、簡單、高效的手段，可應(yīng)用在有機物降解、分解水制氫、殺菌、自清潔玻璃等領(lǐng)域。但是，目前光催化劑主要面臨效率低的難題，這主要源于以下因素限制：光響應(yīng)范圍窄、光利用率低、光生載流子復(fù)合率高等。因此，開展提高半導(dǎo)體光催化劑光催化效率的研究非常

4、有實際意義的。以此為背景，在本論文中設(shè)計了三種不同方法來改善氧化物半導(dǎo)體光催化劑的催化性質(zhì)。第一，通過燃燒法制備了多孔ZnO泡沫納米材料，提升光催化劑的比表面積和光利用率；第二，通過碳量子點（CQDs）對多孔ZnO泡沫納米材料進行修飾，拓展光催化劑的光響應(yīng)范圍、減小光生載流子復(fù)合效率；第三，通過制備TiO2Cu2O核殼結(jié)構(gòu)納米線，利用異質(zhì)結(jié)拓展光催化劑的光響應(yīng)范圍、降低電子空穴對復(fù)合。通過以上途徑達到改善光催化性能的目的，獲得了一些有價

5、值的研究成果，主要包括以下內(nèi)容：(1)利用燃燒法成功制備了多孔ZnO泡沫納米材料，樣品具有明顯的多孔泡沫結(jié)構(gòu)，且由大量結(jié)晶性良好的ZnO納米顆粒聚集而成，分等級的孔徑從納米量級至微米量級。以多孔ZnO泡沫納米材料為光催化劑，在紫外光照射下降解羅丹明B，表現(xiàn)出了良好的催化性質(zhì)。這主要源于材料具有較高的比表面積和表面活性，能夠吸附更多的羅丹明B分子，而且由于多孔泡沫結(jié)構(gòu)具有良好的陷光效應(yīng)，提升了光吸收效率，因此改善了材料的光催化性質(zhì)。更重要

6、的是燃燒法相比于其他一些方法，具有操作簡單、成本低廉實驗條件要求低等優(yōu)勢，可以為光催化劑大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用提供思路。(2)利用簡單的浸漬法在多孔ZnO泡沫表面成功修飾了CQDs，研究發(fā)現(xiàn)CQDs修飾后，ZnO泡沫納米材料仍具有多孔泡沫結(jié)構(gòu)，在紫外可見吸收光譜中呈現(xiàn)出一定的可見光吸收特性。以它為催化劑，分別在紫外光和可見光照下降解羅丹明B，發(fā)現(xiàn)CQDs修飾后多孔ZnO泡沫的光催化性能得到明顯提升。這主要源于CQDs良好的光生電子轉(zhuǎn)移特性和上